アスペルガー症候群における感情的な顔を意識と非意識的な表現
Summary
EEG実験プロトコルは、アスペルガー症候群の患者で感情的な顔を意識と非意識的な表現の間の相互作用を明確にするために設計されています。技術はアスペルガー症候群の患者は、感情的な面の非意識的な表現で障害を持っていますが、健常対照との意識の表現で同等の性能を有することを示唆しています。
Abstract
いくつかのニューロイメージング研究は、感情的な顔で低空間周波数コンテンツは、主に、特に恐ろしい顔1-3と扁桃体、視床枕、および上丘を活性化することを示唆しています。これらの領域は、感情の非意識的知覚における辺縁系構造を構成し、直接または間接的に2皮質の活性を調節します。これとは対照的に、感情を意識表現は顔3,4で詳細に自主的な注意を向けるための前帯状、前頭前皮質、および体性感覚野においてより顕著です。アスペルガー症候群（AS）5,6は、通常の語学力と知的能力に干渉することなく、感覚感情やコミュニケーション能力に影響を与える非定型精神障害を表します。いくつかの研究は、顔の感情認識のための重要な神経回路内の機能欠損が部分的に社会的な通信障害を説明することができることを見出しましたAS 7-9を有する患者。 AS内の感情的な顔を意識と非意識的な表現の間の相互作用を明らかにするために、EEG実験プロトコルは、写真や線画の顔のいずれかの情動の評価に関わる二つのタスクで設計されています。パイロット研究は、ASとIQ /性別が一致する健常対照との反応時間およびテスト済みの患者間の顔の感情に割り当てられたスコアの差を最小限に顔刺激を選択するために導入されています。予備試験の患者からの情報は、情動の評価に使用されるスコアリングシステムを開発するために使用しました。顔の感情と異なる空間周波数内容と視覚刺激の研究は、参加者の人口統計学的特性に応じて矛盾の発見に到達し、タスクが2を要求します 。実験プロトコルは、因子を制御することにより、健康な対照と比較した場合、感情的な顔を処理する際にASの患者に障害を明確にすることを意図していますこのようなタスクの難易度、IQや性別などの顔の感情の認識とは無関係のです。
Introduction
顔の感情認識は、社会的コミュニケーションに従事し、最も重要な脳のプロセスの一つです。精神障害の様々な顔の感情4-6の明示的な検出で問題に関連しています。顔写真は、高空間周波数（HSF）または低空間周波数（LSF）コンテンツのいずれかのためにフィルタリングすることができる空間情報のスペクトルが含まれています。 LSFは、このようなLSFの内容7との総合的な顔として粗い以下、明確に定義された部品に関連している間HSFは、そのような顔のエッジなどの画像の非常に詳細な部分に関連しています。任意の顔認識タスクが同時に意識的・非意識的なプロセス8-12を誘導し、非意識的なプロセスの参加は150から250ミリ秒後の発症間隔、あるいはそれ以前の13で発生します。健常対照では、非意識的なプロセスは、意識的なプロセス14,15よりも一般的に高速です。いくつかの神経画像研究は示唆しています顔の刺激（または動機づけの重要な刺激）でのLSFは、主に、特に恐ろしい顔3,16と扁桃体、視床枕、および上丘を活性化させます。これらの領域は、感情の非意識的知覚における辺縁系構造を構成し、直接または間接的に1皮質の活性を調節します。これとは対照的に、感情を意識表現は顔9,17,18に詳細に自主的な注意を向けるための前帯状、前頭前皮質、および体性感覚野においてより顕著です。
アスペルガー症候群（AS）19,20は、通常の語学力と知的能力に干渉することなく、感覚感情やコミュニケーション能力に影響を与える非定型精神障害を表します。いくつかの研究は、顔の感情認識のための重要な神経回路内の機能欠損が部分的にAS 21-25で社会通信障害を説明することができることを見出しました。ASの小児において観察された行動障害は、人生26の最初の3年間、行動にわたり自主的（または意識的）制御が完全に27を開発していない期間に診断することができます。 ASの成人では、行動障害は、注意規制28を介して補償することができます。特定の空間周波数範囲内の処理内容の困難は、他の情報処理段階で破壊を示すことができます。これまでのところ、研究は、直接特定の空間周波数範囲における顔刺激を伴う顔の感情認識の間に誘発電位とASの患者で振動活動に対処していません。タスクの要求や、性別やIQなどの人口学的効果のために制御することにより、異なる空間周波数内容で、顔刺激を処理中に、健常対照と比較した場合、ASの患者で機能的な軌道を検討することが重要です。
間を明確にするために意識的、感情的な面の非意識的な表現間プレー、EEG実験プロトコルは、脳を比較するために設計されているASを有する患者とIQ /性別が一致する健康な対照との間の電位と振動活動を誘発。パイロット参加者のコホートは、AS患者における性能の評価を容易にするために、実験的な刺激およびスコアリングシステムの開発の選択に先立って支援するためのEEG実験に採用されました。プロトコルは、写真や線画の顔のいずれかの情動の評価を伴う2つのタスクで構成されています。両群間の差は、事象関連電位、イベント関連スペクトル摂動（ERSPs）を計算することによって評価することができます。次のセクションでは、実験プロトコルの詳細はパイロット研究と主な分析結果が続くEEGデータ処理/分析方法、を含む、上に詳述されています。最後に、重要なプロトコルのステップと既存に関してその意義方法が議論されています。制限および他の感情的な障害を有する患者に使用するプロトコルの拡張が可能でも指摘されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
文献は、EEG反応44の分析により、および視覚刺激43を使用して、高・低空間周波数内容の認識に自閉症患者では顔の感情の認識に関する研究をしています。我々の知る限りでは、しかしながら、異なる空間周波数内容と感情認識を組み合わせた脳の振動活動の既存ワークの欠如があります。私たちのプロトコルはAS健常対照と比較した患者に情動（正中性および負の面）と感情…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by grants MOST102-2410-H-001-044 and MOST103-2410-H-001-058-MY2 to M. Liou, and RSF-14-15-00202 to A.N. Savostyanov. The support of Russian Science Foundation (RSF) was used for elaboration of experimental paradigm of face recognition.
Materials
| Synamps 2/RT 128-channel EEG/EP/ERP | Neuroscan | ||
| Quik-CapEEG 128 electrodes | Neuroscan | ||
| Gel | Quik-Gel | ||
| FASTRAK 3D digitizer | Polhemus |
References
- Tamietto, M., De Gelder, B. Neural bases of the non-conscious perception of emotional signals. Nat Rev Neurosci. 11, 697-709 (2010).
- Harms, M. B., Martin, A., Wallace, G. L. Facial Emotion Recognition in Autism Spectrum Disorders: A Review of Behavioral and Neuroimaging Studies. Neuropsychol Rev. 20, 290-322 (2010).
- Vuilleumier, P., Armony, J. L., Driver, J., Dolan, R. J. Distinct spatial frequency sensitivities for processing faces and emotional expressions. Nat Neurosci. 6, 624-631 (2003).
- Phan, K. L., Wager, T., Taylor, S. F., Liberzon, I. Functional neuroanatomy of emotion: A meta-analysis of emotion activation studies in PET and fMRI. Neuroimage. 16, 331-348 (2002).
- Kano, M., et al. Specific brain processing of facial expressions in people with alexithymia: an (H2O)-O-15-PET study. Brain. 126, 1474-1484 (2003).
- Williams, L. M., et al. Fronto-limbic and autonomic disjunctions to negative emotion distinguish schizophrenia subtypes. Psychiat Res-Neuroim. 155, 29-44 (2007).
- Goffaux, V., et al. From coarse to fine? Spatial and temporal dynamics of cortical face processing. Cereb Cortex. , (2010).
- Balconi, M., Lucchiari, C. EEG correlates (event-related desynchronization) of emotional face elaboration: A temporal analysis. Neurosci Lett. 392, 118-123 (2006).
- Balconi, M., Lucchiari, C. Consciousness and emotional facial expression recognition – Subliminal/Supraliminal stimulation effect on n200 and p300 ERPs. J Psychophysiol. 21, 100-108 (2007).
- Balconi, M., Pozzoli, U. Face-selective processing and the effect of pleasant and unpleasant emotional expressions on ERP correlates. Int J Psychophysiol. 49, 67-74 (2003).
- Balconi, M., Pozzoli, U. Event-related oscillations (EROs) and event-related potentials (ERPs) comparison in facial expression recognition. J Neuropsychol. 1, 283-294 (2007).
- Balconi, M., Pozzoli, U. Arousal effect on emotional face comprehension Frequency band changes in different time intervals. Physiol Behav. 97, 455-462 (2009).
- Tseng, Y. L., Yang, H. H., Savostyanov, A. N., Chien, V. S., Liou, M. Voluntary attention in Asperger’s syndrome: Brain electrical oscillation and phase-synchronization during facial emotion recognition. Res Autism Spectr Disord. 13, 32-51 (2015).
- Goffaux, V., Rossion, B. Faces are" spatial"–holistic face perception is supported by low spatial frequencies. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 32, 1023 (2006).
- Knyazev, G. G., Bocharov, A. V., Levin, E. A., Savostyanov, A. N., Slobodskoj-Plusnin, J. Y. Anxiety and oscillatory responses to emotional facial expressions. Brain Res. 1227, 174-188 (2008).
- Adolphs, R. Recognizing emotion from facial expressions: psychological and neurological mechanisms. Behav Cogn Neurosci Rev. 1, 21-62 (2002).
- Acar, Z. A., Makeig, S. Neuroelectromagnetic Forward Head Modeling Toolbox. J Neurosci Methods. 190, 258-270 (2010).
- Balconi, M. Neuropsychology of facial expressions. The role of consciousness in processing emotional faces. Neuropsychol Trends. 11, 19-40 (2012).
- Gross, T. F. The perception of four basic emotions in human and nonhuman faces by children with autism and other developmental disabilities. J Abnorm Child Psychol. 32, 469-480 (2004).
- Behrmann, M., Thomas, C., Humphreys, K. Seeing it differently: visual processing in autism. Trends in cognitive sciences. 10, 258-264 (2006).
- Holroyd, S., Baron-Cohen, S. Brief report: How far can people with autism go in developing a theory of mind?. J Autism Dev Disord. 23, 379-385 (1993).
- Duverger, H., Da Fonseca, D., Bailly, D., Deruelle, C. Theory of mind in Asperger syndrome. Encephale. 33, 592-597 (2007).
- Wallace, S., Sebastian, C., Pellicano, E., Parr, J., Bailey, A. Face processing abilities in relatives of individuals with ASD. Autism Res. 3, 345-349 (2010).
- Weigelt, S., Koldewyn, K., Kanwisher, N. Face identity recognition in autism spectrum disorders: a review of behavioral studies. Neurosci Biobehav Rev. 36, 1060-1084 (2012).
- Wilson, C., Brock, J., Palermo, R. Attention to social stimuli and facial identity recognition skills in autism spectrum disorder. J Intellect Disabil Res. 54, 1104-1115 (2010).
- American_Psychiatric_Association. . The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders: DSM 5. , (2013).
- Dahlgee, S., Gilberg, C. Symptoms in the First two years of Life. A Priliminary. Population Study of Infantile Autism European archives of Psychiatry and Neurology. Sciences. , (1989).
- Basar-Eroglu, C., Kolev, V., Ritter, B., Aksu, F., Basar, E. EEG, auditory evoked potentials and evoked rhythmicities in three-year-old children. Int J Neurosci. 75, 239-255 (1994).
- Ekman, P., Friesen, W. V. . Pictures of Facial Affect. , (1976).
- Gillberg, C. . Autism and Asperger’s Syndrome. , 122-146 (1991).
- Chiang, S. K., Tam, W. C., Pan, N. C., Chang, C. C., Chen, Y. C., Pyng, L. Y., Lin, C. Y. The appropriateness of Blyler’s and four subtests of the short form of the Wechsler Adult Intelligence Scale-III for chronic schizophrenia. Taiwanese J Psychiatr. 21, 26-36 (2007).
- Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. J Neurosci Methods. 134, 9-21 (2004).
- Makeig, S., Bell, A. J., Jung, T. P., Sejnowski, T. J. Independent component analysis of electroencephalographic data. Adv Neural Inf Process Syst. 8, 145-151 (1996).
- Başar, E. . Brain Function and Oscillations: Volume I: Brain Oscillations. Principles and Approaches. , (2012).
- Tsai, A. C., et al. Recognizing syntactic errors in Chinese and English sentences: Brain electrical activity in Asperger’s syndrome. Res Autism Spectr Disord. 7, 889-905 (2013).
- Savostyanov, A. N., et al. EEG-correlates of trait anxiety in the stop-signal paradigm. Neurosci Lett. 449, 112-116 (2009).
- Ashwin, C., Baron-Cohen, S., Wheelwright, S., O’Riordan, M., Bullmore, E. T. Differential activation of the amygdala and the ‘social brain’ during fearful face-processing in Asperger Syndrome. Neuropsychologia. 45, 2-14 (2007).
- Kevin, K. Y., Cheung, C., Chua, S. E., McAlonan, G. M. Can Asperger syndrome be distinguished from autism? An anatomic likelihood meta-analysis of MRI studies. J Psychiatry Neurosci. 36, 412 (2011).
- Piggot, J., et al. Emotional attribution in high-functioning individuals with autistic spectrum disorder: A functional imaging study. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 43, 473-480 (2004).
- Ilyutchenok, R. Y. Emotions and conditioning mechanisms. Integr Physiol Behav Sci. 16, 194-203 (1981).
- Kleinhans, N. M., et al. fMRI evidence of neural abnormalities in the subcortical face processing system in ASD. Neuroimage. 54, 697-704 (2011).
- Toivonen, M., Rama, P. N400 during recognition of voice identity and vocal affect. Neuroreport. 20, 1245-1249 (2009).
- Deruelle, C., Rondan, C., Gepner, B., Tardif, C. Spatial frequency and face processing in children with autism and Asperger syndrome. J Autism Dev Disord. 34, 199-210 (2004).
- Bentin, S., Deouell, L. Y. Structural encoding and identification in face processing: ERP evidence for separate mechanisms. Cogn Neuropsychol. 17, 35-55 (2000).
- Vuilleumier, P., Pourtois, G. Distributed and interactive brain mechanisms during emotion face perception: evidence from functional neuroimaging. Neuropsychologia. 45, 174-194 (2007).
- Basar, E., Guntekin, B., Oniz, A. Principles of oscillatory brain dynamics and a treatise of recognition of faces and facial expressions. Prog Brain Res. 159, 43-62 (2006).
- Basar, E., Schmiedt-Fehr, C., Oniz, A., Basar-Eroglu, C. Brain oscillations evoked by the face of a loved person. Brain Res. 1214, 105-115 (2008).
- Başar, E. . Brain Function and Oscillations: Volume II: Integrative Brain Function. Neurophysiology and Cognitive Processes. , (2012).
- Anokhin, A., Vogel, F. EEG alpha rhythm frequency and intelligence in normal adults. Intelligence. 23, 1-14 (1996).
- Klimesch, W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis. Brain Res Rev. 29, 169-195 (1999).
- Knyazev, G. G., Slobodskoj-Plusnin, J. Y., Bocharov, A. V. Event-Related Delta and Theta Synchronization during Explicit and Implicit Emotion Processing. 신경과학. 164, 1588-1600 (2009).
- Klimesch, W., Sauseng, P., Hanslmayr, S. EEG alpha oscillations: The inhibition-timing hypothesis. Brain Res Rev. 53, 63-88 (2007).
- Knyazev, G. G., Slobodskoj-Plusnin, J. Y. Behavioural approach system as a moderator of emotional arousal elicited by reward and punishment cues. Pers Individ Dif. 42, 49-59 (2007).
- Balconi, M., Brambilla, E., Falbo, L. Appetitive vs. defensive responses to emotional cues. Autonomic measures and brain oscillation modulation. Brain Res. 1296, 72-74 (2009).
- Dakin, S., Frith, U. Vagaries of visual perception in autism. Neuron. 48, 497-507 (2005).
- Curby, K. M., Schyns, P. G., Gosselin, F., Gauthier, I. Face-selective fusiform activation in Asperger’s Syndrome: A matter of tuning to the right (spatial) frequency. , (2003).
- American_Psychiatric_Association. . Diagnostic and statistical manual of mental disorders. , (1994).
- Dougherty, D. M., Bjork, J. M., Moeller, F. G., Swann, A. C. The influence of menstrual-cycle phase on the relationship between testosterone and aggression. Physiol Behav. 62, 431-435 (1997).
- Van Goozen, S. H., Wiegant, V. M., Endert, E., Helmond, F. A., Van de Poll, N. E. Psychoendocrinological assessment of the menstrual cycle: the relationship between hormones, sexuality, and mood. Arch Sex Behav. 26, 359-382 (1997).
- Winward, J. L., Bekman, N. M., Hanson, K. L., Lejuez, C. W., Brown, S. A. Changes in emotional reactivity and distress tolerance among heavy drinking adolescents during sustained abstinence. Alcohol Clin Exp Res. 38, 1761-1769 (2014).
